EP0310528B1 - Joint de culasse pour moteur à combustion interne - Google Patents

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EP0310528B1
EP0310528B1 EP88420324A EP88420324A EP0310528B1 EP 0310528 B1 EP0310528 B1 EP 0310528B1 EP 88420324 A EP88420324 A EP 88420324A EP 88420324 A EP88420324 A EP 88420324A EP 0310528 B1 EP0310528 B1 EP 0310528B1
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cylinder head
plate
head gasket
gasket
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Bernard Claude Genin
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Curty SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
    • F16J15/12—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing with metal reinforcement or covering
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00—Arrangements of sealings in combustion engines 
    • F02F11/002—Arrangements of sealings in combustion engines  involving cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F2001/104—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling using an open deck, i.e. the water jacket is open at the block top face

Definitions

  • the subject of the present invention is a cylinder head gasket for an internal combustion engine, and more especially for an engine with a high compression ratio, such as a diesel engine.
  • a diesel engine has a compression ratio (ratio between the volumes of the combustion chamber in the extreme high and low positions of the piston) of the order of 20, that is to say substantially more higher than a petrol engine, for which the compression ratio is around 9 to 10.
  • the cylinder head gaskets used comprise a perforated central sheet coated with a cardboard containing asbestos fibers or other fibers such as glass fibers, or fibers of synthetic material, such as that known under the name KEVLAR (brand filed). It is usual to make three types of joints of different thicknesses, an average thickness and two maximum and minimum thicknesses, these different thicknesses being obtained by varying the grammage of asbestos, while starting from the same central perforated sheet.
  • Document FR-A-2 563 600 describes a cylinder head gasket for an internal combustion engine comprising a core constituted by a sheet, with which are associated fire rings surrounding the openings of the combustion chambers.
  • the core further comprises openings for the passage of oil and coolant, as well as for the passage of the bolts for tightening the cylinder head on the engine block, the two faces of the core being provided with flexible cords for waterproofing liquids.
  • the present invention aims to remedy these drawbacks, by providing a cylinder head gasket without asbestos, and capable of being produced in a simple manner in different thicknesses.
  • the cylinder head gasket which it relates to of the type comprising a core constituted by a sheet with which there are associated rings of fire surrounding the openings of the combustion chambers, the core further comprising openings for the passage of oil, coolant, and for the passage of bolts for tightening the cylinder head on the engine block, the two sides of the core being equipped with flexible cords for sealing against liquids, is characterized in that l 'core has, on one of its faces a stamped for housing a steel plate, of thickness greater than the depth of the stamped, and constituting fire rings arranged in the passage of the combustion chambers.
  • the core of the joint is made from a metal sheet, steel, stainless steel, or steel having undergone a surface coating.
  • the constituent plate of the fire rings is made of steel, stainless steel or special steel.
  • the sealing cords are elastomer cords, for example silicone or fluorocarbon.
  • the core of the joint and the constituent plate of the fire rings are produced independently and assembled to each other before mounting on an engine.
  • the sealing beads are deposited by molding inside a mold in which the core of the joint is housed, and the same mold is used for metallic cores of different thicknesses.
  • the cylinder head gasket shown in the drawing comprises a main part or core, constituted by a support plate 2 made of sheet metal or steel comprising openings 3, four in number, corresponding to the combustion chambers, openings 4 serving for the passage of the studs. tightening of the cylinder head on the engine block, and of the openings 5 for the passage of the coolant and the lubricating fluid of the engine. In a manner known per se, liquid tightness is achieved by means of elastomer cords 6 deposited on the two faces of the plate 2.
  • the plate 2 includes a number of stamped zones 7, at the periphery of the openings 3 of the combustion chambers, as well as in the zones arranged between said openings.
  • the fire rings are made from a plate 8 made of steel, stainless steel or special steel, comprising four openings 9 corresponding to the combustion chambers, the rings having, in this case, four lateral tabs 10 corresponding to the combustion pre-chambers .
  • the thickness of the plate 8 forming the rings of fire is greater than the depth of the stamped 7 formed in the support plate, and the plate 8 is stiffened by making provision for ribs 12 and grooves 13.
  • the thickness variation being obtained by varying the thickness of the support plate 2. It it should be noted that, whatever the thickness of the support plate 2, the sealing cords 6 are deposited in the same mold, so that the total thickness of the cords, that is to say considered on both sides of the plate, is always the same, the balancing of the joint remaining the same regardless of the thickness thereof.

Description

  • La présente invention a pour objet un joint de culasse pour moteur à combustion interne, et plus spécialement pour moteur à taux de compression élevé, tel qu'un moteur-diesel.
  • Il est connu qu'un moteur-diesel possède un taux de compression (rapport entre les volumes de la chambre de combustion dans les positions extrêmes haute et basse du piston) de l'ordre de 20, c'est-à-dire sensiblement plus élevé qu'un moteur à essence, pour lequel le taux de compression est de l'ordre de 9 à 10.
  • Compte-tenu de la valeur élevée de ce taux de compression, dans laquelle intervient l'épaisseur du joint de culasse, il est nécessaire de disposer d'un joint de culasse d'épaisseur très précise adaptée le mieux possible au moteur, pour tenir compte des tolérances de hauteur des pistons et d'autres facteurs, tels que rectification de la culasse, résultant d'une réfection du moteur.
  • Actuellement, les joints de culasse utilisés comportent une tôle centrale perforée revêtue d'un carton contenant des fibres d'amiante ou d'autres fibres telles que fibres de verre, ou fibres de matériau synthétique, tel que celui connu sous la dénomination KEVLAR (marque déposée). Il est usuel de réaliser trois types de joints d'épaisseurs différentes, une épaisseur moyenne et deux épaisseurs maximale et minimale, ces différentes épaisseurs étant obtenues par variation du grammage de l'amiante, tout en partant de la même tôle perforée centrale.
  • Outre le fait que l'amiante est un matériau insalubre, il convient d'envisager pour ces joints, quelle que soit leur composition, trois fabrications distinctes, ce qui constitue un inconvénient supplémentaire au plan économique.
  • Le document FR-A-2 563 600 décrit un joint de culasse pour moteur à combustion interne comprenant une âme constituée par une tôle, à laquelle sont associés des anneaux de feu entourant les ouvertures des chambres de combustion. L'âme comprend en outre des ouvertures pour le passage d'huile et de liquide de refroidissement, ainsi que pour le passage des goujons de serrage de la culasse sur le bloc moteur, les deux faces de l'âme étant munies de cordons souples pour réaliser l'étanchéité aux liquides.
  • La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant un joint de culasse sans amiante, et susceptible d'être réalisé de façon simple sous différentes épaisseurs.
  • A cet effet, le joint de culasse qu'elle concerne, du type comprenant une âme constituée par une tôle à laquelle sont associés des anneaux de feu entourant les ouvertures des chambres de combustion, l'âme comprenant en outre des ouvertures pour le passage d'huile, de liquide de refroidissement, et pour le passage de goujons de serrage de la culasse sur le bloc moteur, les deux faces de l'âme étant équipées de cordons souples pour réaliser l'étanchéité aux liquides, est caractérisé en ce que l'âme comporte, sur l'une de ses faces un embouti servant au logement d'une plaque en acier, d'épaisseur supérieure à la profondeur de l'embouti, et constitutive des anneaux de feu disposés au passage des chambres de combustion.
  • L'âme du joint est réalisée à partir d'une tôle métallique, d'acier, d'acier inoxydable, ou d'acier ayant subi un revêtement de surface. La plaque constitutive des anneaux de feu est pour sa part réalisée en acier, acier inoxydable, ou en acier spécial. Les cordons d'étanchéité sont des cordons d'élastomère, par exemple silicone ou fluorocarbone.
  • L'âme du joint et la plaque constitutive des anneaux de feu sont réalisées indépendamment et assemblées l'une à l'autre avant montage sur un moteur.
  • Il est à noter que pour obtenir plusieurs joints de différentes épaisseurs, il est possible de ne disposer que d'un seul type de plaques constitutives des anneaux de feu, qui sont montées dans des supports de différentes épaisseurs, ces dernières étant fonction de l'épaisseur souhaitée pour chaque joint à réaliser.
  • Avantageusement, les cordons d'étanchéité sont déposés par moulage à l'intérieur d'un moule dans lequel est logé l'âme du joint , et le même moule est utilisé pour des âmes métalliques d'épaisseurs différentes.
  • Il en résulte une grande simplicité de réalisation, puisqu'il suffit, pour obtenir trois types de joints d'épaisseurs différentes, de disposer d'un seul type de plaques constitutives des anneaux de feu, et de trois types de plaques d'épaisseurs différentes, formant l'âme du joint, ces plaques de différentes épaisseurs recevant toutes le dépôt des cordons d'étanchéité à l'intérieur d'un même moule. En effet, l'équilibrage du joint reste toujours le même, quelle que soit l'épaisseur de l'âme, puisque la différence entre l'épaisseur totale du cordon d'étanchéité et celle de la plaque formant les anneaux de feu reste la même.
  • De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce joint de culasse :
    • Figure 1 est une vue à plat de ce joint de culasse du côté opposé aux anneaux de feu ;
    • Figure 2 est une vue à plat de la plaque constitutive des anneaux de feu ;
    • Figure 3 est une vue en coupe transversale et à échelle agrandie, d'une partie de ce joint de culasse, selon la ligne III-III de figure 1.
  • Le joint de culasse représenté au dessin comprend une partie principale ou âme, constituée par une plaque support 2 en tôle ou en acier comportant des ouvertures 3, au nombre de quatre, correspondant aux chambres de combustion, des ouvertures 4 servant au passage des goujons de serrage de la culasse sur le bloc moteur, et des ouvertures 5 pour le passage du liquide de refroidissement et du liquide de lubrification du moteur. De façon connue en soi, l'étanchéité au liquide est réalisée par l'intermédiaire de cordons 6 en élastomère déposés sur les deux faces de la plaque 2.
  • Comme cela est montré au dessin, notamment à la figure 3, la plaque 2 comporte un certain nombre de zones embouties 7, à la périphérie des ouvertures 3 des chambres de combustion, ainsi que dans les zones disposées entre lesdites ouvertures. Les anneaux de feu sont réalisés à partir d'une plaque 8 en acier, acier inoxydable ou acier spécial, comportant quatre ouvertures 9 correspondant aux chambres de combustion, les anneaux possédant, dans le cas présent, quatre languettes 10 latérales correspondant aux préchambres de combustion.
  • Comme cela ressort de la figure 3, l'épaisseur de la plaque 8 formant les anneaux de feu est supérieure à la profondeur de l'embouti 7 ménagé dans la plaque support, et la plaque 8 est rigidifiée par ménagement de nervures 12 et de rainures 13.
  • En pratique, quelle que soit l'épaisseur souhaitée pour le joint dans une plage d'épaisseur déterminée, un seul type de plaque 8 est utilisé, la variation d'épaisseur étant obtenue en jouant sur l'épaisseur de la plaque support 2. Il est à noter que, quelle que soit l'épaisseur de la plaque support 2 le dépôt des cordons d'étanchéité 6 est réalisé dans un même moule, de telle sorte que l'épaisseur totale des cordons, c'est-à-dire considérée de part et d'autre de la plaque, est toujours la même, l'équilibrage du joint demeurant le même quel que soit l'épaisseur de celui-ci.
  • Il est avantageux d'assurer, avant montage du joint de culasse sur un moteur, une solidarisation de la partie principale 2 du joint et de la plaque constitutive des anneaux de feu, afin d'éviter leur séparation accidentelle au cours des différentes manipulations auxquelles le joint est soumis entre sa fabrication et son montage sur le moteur. Cette solidarisation peut être réalisée soit par des points de soudure, soit par collage, soit encore par pincement de la plaque 8 dans les emboutis 7 de l'âme 2 qui présentent, à cet effet, des entrées rétrécies.

Claims (5)

1. Joint de culasse pour moteur à combustion interne, du type comprenant une âme (2) constituée par une tôle à laquelle sont associés des anneaux de feu entourant les ouvertures des chambres de combustion, l'âme comprenant en outre des ouvertures pour le passage d'huile, de liquide de refroidissement, et pour le passage des goujons de serrage de la culasse sur le bloc moteur, les deux faces de l'âme étant équipées de cordons souples (6) pour réaliser l'étanchéité aux liquides, caractérisé en ce que l'âme (2) comporte, sur l'une de ses faces un embouti (7) servant au logement d'une plaque (8) en acier, d'épaisseur supérieure à la profondeur de l'embouti, et constitutive des anneaux de feu disposés au passage des chambres de combustion.
2. Joint de culasse selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cordons d'étanchéité (6) sont déposés par moulage à l'intérieur d'un moule dans lequel est logé l'âme du joint, et le même moule est utilisé pour des âmes métalliques (2) d'épaisseurs différentes.
3. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie principale ou âme (2) du joint et la plaque (8) constitutive des anneaux de feu sont solidarisées par des points de soudure.
4. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie principale ou âme (2) du joint et la plaque (8) constitutive des anneaux de feu sont solidarisées par collage.
5. Joint de culasse selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie principale ou âme (2) du joint et la plaque (8) constitutive des anneaux de feu sont solidarisées par pincement de la plaque (8) dans les emboutis (7) de l'âme (3) qui présentent, à cet effet, des entrées rétrécies.
EP88420324A 1987-10-02 1988-09-30 Joint de culasse pour moteur à combustion interne Expired - Lifetime EP0310528B1 (fr)

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EP0310528A1 EP0310528A1 (fr) 1989-04-05
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